弹性环梁支撑下圆形深基坑支护结构变形解析解

将环梁和支护结构分别视为弹性圆环和弹性圆柱薄壳,基于环梁和圆柱壳的变形协调,得到了具有任意数目弹性环梁支撑圆形深基坑支护结构变形的解析解.在验证解析解合理性和可靠性的基础上,针对某一实际圆形基坑工程,比较了在刚性和弹性环梁支撑下支护结构变形和内力的差异,并分析了支护结构底部边界条件、环梁弹性模量、尺寸和数量以及位置等参数对支护结构变形和内力分布的影响.研究结果表明:相对于刚性环梁支撑,弹性环梁支撑处内力变化较小,环梁弹性模量和尺寸的改变只对基坑挖掘面以上支护结构变形和内力影响显著,而对挖掘面以下的支护结构变形和内力几乎没有影响.该研究成果为圆形基坑支护结构设计提供了理论依据和指导.

含建筑桩基的顺层岩质边坡桩锚支护体系振动台模型试验研究

基于Bockinghamπ定理,对具有建筑桩基的顺层岩质边坡桩锚支护体系开展振动台模型试验,通过分析预应力锚索、建筑桩基的应变以及边坡坡顶加速度,研究支护体系的动力响应规律。结果表明,预应力锚索的应变在地震波加速度达到峰值时达到最大值,且上排锚索受力大于下排锚索,随着地震幅值的增大,最上排锚索锚固段率先发生滑移破坏失去锚固作用;建筑桩基应变最大值点位于滑动面以下一定深度,且远离边坡坡面的建筑桩基受力大于邻近边坡坡面的建筑桩基;坡顶各点峰值加速度随地震波幅值增大整体表现为线性增大,但在Wenchuan-Wolong波(0.55g)和Sin波(0.4g)工况时,各点峰值加速度相对有所下降,随着地震波幅值增大,各点峰值加速度放大系数在汶川波和正弦波作用下并非单调变化,而是表现为先减小后增大波动变化特点。

高边坡下方管廊基坑支护设计方案比选

人工填土高边坡的坡体稳定性差,因其土体未经压实,开挖极易引起坍塌,对周边建(构)筑物的基坑开挖产生严重的安全隐患。根据人工填土高边坡下南宁凤岭管廊基坑开挖的工程地质条件,分析了基坑设计的难点。对钻孔灌注桩、SMW工法桩、钢板桩3种管廊基坑常用的支护形式进行了对比,在综合考虑整体刚度和强度、基坑安全性、费用、施工速度等因素后,最终确定采用具有降低施工成本、可对施工材料重复利用、地下空间资源污染低的SMW工法桩作为该基坑的最佳支护方案。此方案可对今后类似工程的设计施工提供借鉴和参考。

成都地铁基坑围护桩大变形原因分析及对策研究

[目的]周边环境及地质条件复杂的地铁基坑施工稍有不慎易导致基坑事故的发生。需分析基坑围护桩大变形原因,并提出针对性加固措施。[方法]以成都某近接老旧建筑物的桩锚支护结构地铁车站基坑为工程背景,分析了基坑施工过程中围护桩体发生大变形的原因,提出控制围护桩变形的加固措施。通过Harding-soil二阶高级本构模型研究了围护桩发生变形后,坑内采用反压堆载、基坑坑外坡体采用钢管桩及再次开挖前加强两道锚索措施的可行性。[结果及结论]模拟计算结果及现场实测结果表明,围护桩累计位移为77.77 mm;围护桩产生大变形后采用加固措施,可将围护桩水平位移控制在53 mm以内;根据模拟计算结果及现场实测结果,二者桩体水平位移曲线变化规律一致。实际施工结果表明,采取加固措施后,基坑变形控制效果明显,后续施工过程中未发生大范围变形。

“双碳”战略下基坑和边坡工程发展进展与展望

随着“碳达峰”“碳中和”战略的实施,建筑工程领域中低碳化策略、可持续发展变得尤为重要。随着物联网、人工智能、BIM技术、绿色材料的不断发展与应用,基坑和边坡工程中也涌现出了数字化、智能化、低碳化等新的可持续发展方向。结合近年来我国基坑和边坡工程的典型案例,归纳总结了绿色低碳支护及监测的新技术、新工艺、新装备以及基坑边坡碳排放计算方面的新进展,并对“双碳”背景下基坑和边坡工程未来发展的新趋势做了展望。

综合管廊深基坑支护结构变形分析及优化研究

基于某综合管廊深基坑工程,运用Midas有限元软件,通过改变支护桩桩径、型钢布置形式、型钢尺寸、冠梁尺寸、内支撑间距的参数对支护桩水平位移变化规律进行了分析,并选取最优的支护方案。结果表明:通过增加桩径可有效抑制支护桩变形;型钢布置形式和型钢尺寸的改变对支护桩的影响较小;冠梁主要对支护结构的顶部变形起约束作用;内支撑水平向不等间距布置时增大了工作空间从而方便施工。最终方案为Φ850@600 SMW工法三轴水泥土搅拌桩,内插HN700×300×13×24型钢,型钢插一跳一布置;桩顶设置钢筋砼冠梁,内支撑为钢筋砼撑,支撑在冠梁上。模拟结果与实测结果基本一致,符合工程要求。

地铁深基坑围护结构渗漏病害规律分析

为掌握深基坑围护结构渗漏病害规律,本文阐述了杭州地铁工程概况和工程地质背景,基于2015—2021年渗漏病害资料开展统计研究,分析渗漏与地质、地理、结构和变形等因素的关系。结果表明:(1)工程地质层③、⑥在渗漏病害发育的地层岩性中占据主要地位,孔隙潜水则是渗漏的主要地下水来源。(2)补给基坑渗漏的邻近河流侧向比降分为少发(i≥0.117),多发(0.022≤i<0.117)和易发(0.006≤i<0.022);5 d累积降雨量分为低雨强(0~25.4 mm/5d)、中雨强(25.4~67.1 mm/5d)和高雨强(67.1~82.3 mm/5d),并分别能够诱发Ⅰ~Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ级渗漏。(3)深基坑围护结构转角接缝是渗漏易发部位,5 d累积降雨量较小的Ⅳ级病害站次围护结构多具有严重缺陷。(4)渗漏分布在开挖面以上5 m范围内,最浅临界埋深与开挖深度、最浅临界开挖深度与基坑设计深度均呈指数关系;渗漏位于最大侧向变形以上6.0 m、以下2.5 m范围内,二者深度整体呈线性正相关;渗漏深度与最大侧向变形/变形深度关系呈分区线性负相关,不同分区拟合直线斜率相近。讨论渗漏病害发育规律的机制,选取典型工程实例判别渗漏风险,验证规律分析的可靠性,研究结果可为富水砂层深基坑工程渗漏预防提供参考。

基于逆有限元的基坑围护桩等效水平位移监测方法

针对传统工程测量方法在深基坑围护桩形变监测中存在的局限性,提出了一种基于逆有限元的应力等效几何形变监测方法。该方法通过获取围护桩钢筋笼的轴向应力,采用逆有限元算法建立相关关系模型,等效求解围护桩在受土体等压力下产生的几何形变,并且通过模拟和实例对模型进行验证。试验结果表明,在不同的工况下,逆有限元关系模型均能实现桩体位移量的等效转换,且具有很好的精确度和稳健性。本文方法弥补了传统监测方法在结构内部监测中的不足,为深基坑围护桩等地下空间变形监测提供了一种思路,对监测工作自动化与科学预测形变有积极的推动作用。

基坑提前排水围堰渗流稳定及排水策略研究

围堰渗流及边坡稳定关系到围堰自身稳定以及基坑能否及时形成干地施工条件,极大影响到主体建筑物的工期。依托于澜沧江TB水电站围堰施工与基坑排水工作,对围堰防渗墙各施工阶段基坑水位骤降条件下的堰体渗流稳定与边坡稳定性进行了研究。结果表明:随着防渗墙的施工逐步完成,围堰体浸润线的再次稳定用时逐步减小,且基坑内外水位差更大的条件下浸润线稳定用时更长;在围堰防渗墙处于一期槽施工完成二期槽泥浆固壁条件下,若能控制基坑单次水位骤降不超过0.9 m,则堰体边坡能保持稳定,此时可允许基坑提前排水。在此基础上,对TB水电站基坑提前排水策略及方案进行了研究。研究结果可为类似工程提供参考。

邻近运营隧道的大型基坑放坡开挖影响与实测兮析

[目的]基坑及隧道因建设过程的差异存在复杂的耦合作用,在基坑施工过程中会不可避免地对既有运营隧道产生扰动,引起隧道的位移,严重时将影响隧道运营安全。因此,有必要研究合理的基坑开挖方法和开挖步序,以减少基坑开挖过程中对既有邻近隧道的影响。[方法]依托某下沉式广场基坑,采用有限元数值模拟的方法针对邻近既有隧道的基坑的4种开挖工况进行研究,分析了不同开挖方法、开挖步序下的隧道内力分布规律、位移变化趋势及地层变形特征,比较了不同工况对施工期间隧道变形的影响,并结合基坑开挖期间的现场实际监测数据加以验证分析。[结果及结论]与拉槽放坡开挖相比,普通放坡开挖引起的隧道竖向变形较小;与整层开挖相比,接续开挖引起的隧道竖向变形较小;不同工序的隧道竖向变形最终结果较接近;与接续开挖相比,整层开挖引起的隧道水平变形比较大,这主要是由开挖步序多、基坑的时空效应明显所导致。根据现场实际监测数据,施工期间隧道竖向变形、水平变形,以及轨道竖向相对变形呈现先增大、后减小的趋势。

深大基坑边坡绿色装配式面层防护结构受力与变形分析

[目的]深大基坑开挖活动会破坏土体原始应力场的平衡状态而产生变形,采用GRF(绿色装配式)面层防护结构能在绿色环保、高效施工的前提下控制基坑变形,因此需对深大基坑边坡GRF面层防护结构的受力与变形性能进行深入研究。[方法]以南宁国际空港综合交通枢纽深大基坑工程为依托,采用有限元数值模拟与现场实测相结合的方法,研究基坑边坡顶部GRF面层防护结构,以及基坑内部桩间GRF面层防护结构的受力与变形规律。[结果及结论]随着基坑开挖深度的增大,基坑边坡顶部的最大水平位移出现位置逐渐向坡脚方向移动,最大水平位移为8.67 mm;采用GRF面层防护结构能有效提高基坑顶部边坡的稳定性,锚杆能将GRF面层所受的部分荷载传递至土层中,进而减小GRF面层的变形与受力;桩间距对土拱效应发挥的影响较大,本工程桩间距可提高至2.5 m左右,桩间土拱效应在桩顶下方7~8 m处最为明显。

盾构井基坑围护结构数值模拟与现场变形监测分析研究

以徐州市某始发盾构井基坑为研究对象,制订了基坑围护结构水平变形监测方案,重点分析了基坑开挖过程中围护结构水平变形与开挖深度的动态规律。通过有限元数值模型对基坑开挖过程施工进行动态模拟分析,并将数值模拟的理论值与现场监测结果进行对比分析,结果表明:有限元计算结果与现场监测结果比较一致,证明计算模型是合理的;基坑开挖深度与桩身水平变形值近似呈线性变化;桩身水平位移最大值在土层坑底上1~2m处;预应力及岩层可有效限制桩身水平位移。

正断层对下盘影响区基坑围护桩变形的影响

为探究正断层对下盘影响区基坑围护桩变形的影响特性,以深圳市某基坑工程为案例,采用数值模拟和现场实测等综合分析方法,分析了正断层对下盘影响区围护桩变形特性及不同断层滑移量、倾角和位置对围护桩变形的影响规律,并对断层参数进行了敏感性分析和正交试验。结果表明:正断层下围护桩的变形减小,减小趋势重心下移,桩身的上部变形影响明显大于下部;桩身变形与断层滑移量、倾角成反比,与断层距基坑的距离成正比,且最大变形变化率r(ΔZ_(max)/Δ)随断层滑移量和倾角增大呈近似指数函数减小,随断层距基坑的距离增大呈近似对数函数增大;通过断层滑移量、倾角和位置对围护桩最大变形的敏感性分析,得到断层倾角影响最大,滑移量次之,断层位置影响最小的结论;通过64组正交试验数据拟合,得到围护桩最大变形U_(hm)与指标η(θπT/180°S)具有良好的线性关系,进而得到正断层对下盘影响区基坑围护桩最大变形的预测模型和该项目预测公式。研究结果可为正断层区域类似地质条件下的基坑工程变形控制提供参考。

不对称深基坑变形性状现场监测分析

目前城市地下已预埋大量变形敏感结构,基坑设计准则从稳定控制转为变形控制。基坑的变形性状与其三维构型密切相关,现有研究常假设基坑是对称结构,而实际工程中基坑常因具有附属结构而表现出非对称性。目前仍缺乏关于非对称基坑三维变形性状的深入认识,相关现场数据也少有报道。为研究软土地区两侧支护形式不同的非对称基坑开挖过程中的变形规律,现场实测了绍兴市轨道交通1号线非对称狭长深基坑在开挖过程中的墙体变形和坑外地表沉降。分析发现:(1)基坑附属结构的存在使得围护结构的侧向位移及地表沉降与未加强侧变形差距达20%;(2)基坑墙体测斜、坑外地表沉降沿狭长基坑方向的分布与附属结构关联不大,近似遵循互补误差函数(erfc);(3)软土地基中设附属结构可以显著控制基坑变形。本项目监测分析可为软土地区不对称深基坑设计与施工提供借鉴。

上海软土单层地下室大面积换撑基坑变形特性实测分析

上海某医院项目东大型地下室单层层高达8.5 m,其不规则基坑共设置两道混凝土支撑,在拆除第一道混凝土支撑,对地下室顶板进行施工之前,需要实施大面积换撑施工作业,避免出现基坑围护结构悬臂过长的情况,为此需在施工期内开展全面监测。监测项目包括基坑围护结构侧移、围护结构外侧土体侧移、围护结构顶部位移、立柱回弹、支撑轴力以及坑外承压水水位等内容,重点分析了基坑开挖换撑过程中的围护结构变形、内力发展趋势。结果表明:高大单层地下室基坑的换撑作业有助于基坑围护在失去第一道支撑后的变形收敛,但过程中基坑围护变形较大,仍需密切监测;基坑坑外弃土可能引起土体固结,围护桩行为由回弹转换至沉降,在坑中立柱持续回弹过程中,混凝土支撑不均匀变形加剧,次应力增加,进而影响基坑稳定性。

黄土基坑桩锚支护开挖变形分析

依托西安某湿陷性黄土场地桩锚支护的深基坑开挖工程,采用ABAQUS有限元软件,研究围护结构在不同开挖深度下的变形及周围土体的变形特征。结果表明:围护结构及周围土体的变形随开挖深度的增大而增大;矩形基坑存在明显的空间效应;长边方向上连续墙水平位移、竖向位移、墙后土体变形均大于短边方向。

广州地区复杂地层深基坑工程TRD工法的设计与实践

广州地铁某停车场U型槽基坑工程是广州地区首个采用TRD工法的基坑工程,详细介绍了TRD工法在广州地区复杂地层基坑工程中的设计方法和实施效果。基坑工程的实施过程和监测结果表明:水泥掺量为30%的TRD工法构筑的等厚度水泥土搅拌地下连续墙墙体的28 d无侧限抗压强度大于2.4 MPa,挡土和止水效果良好;内插H型钢TRD工法基坑支护结构对基坑位移和周边地面沉降的控制安全可靠,可为同类工程项目提供借鉴与参考。

岩质基坑开挖过程中水平位移特性分析

为研究岩质基坑开挖过程中基坑侧壁水平位移的变化特征,文中以山东大学齐鲁医院Ⅱ期项目基坑工程为例,通过数值模拟与现场监测数据相结合的研究方法,对岩质基坑开挖过程中基坑土体与坡顶水平位移变化规律进行分析。研究结果表明,在基坑的开挖过程中,坡顶处岩体较为破碎的强风化花岗岩产生的水平位移较大,微风化花岗岩岩体位移较小;随开挖深度的增加,基坑水平位移影响区域逐渐增大,基坑侧壁相同位置的水平位移也随之增大,近似为“中间大,两端小”的分布规律;坡顶水平位移的模拟值与监测值变化规律一致,证明研究的可靠性。研究结果可为类似工程提供借鉴作用。

基坑围护桩作用下地层支护应力分析及应用

[目的]基坑围护桩在建筑施工中起着至关重要的作用。为确保基坑施工安全稳定地进行,需对基坑在围护桩支护作用下的地层支护应力分布规律进行深入研究。[方法]提出了围护桩作用下地层内部支护分析模型及理论计算公式,基于弹性力学半弧线平面内作用均布应力的解答方法,推导分析了不同围护桩间距下,桩间土体内部支护应力的分布规律,揭示了基坑围护桩下,桩间土体内部成拱的力学机理。以济南轨道交通4号线林家庄站为例,对围护桩作用下的地层支护应力进行了计算分析。[结果及结论]在桩侧土压力作用下,周边地层支护应力随桩间距的增大而减小;在相同桩间距下,周边地层支护应力随桩侧土压力的增大而增大。地层内部连续的支护应力与合理桩间距是确保围护桩有效成拱的关键。

考虑空间效应的大型异形基坑开挖变形分析

城市紧张的用地环境及复杂的主体结构需求,导致异形基坑越来越常见。目前国内基坑规范推荐的分析方法均不能满足形状对基坑变形的影响。本文以北京某超大异形基坑为依托,建立异形基坑Midas-GTS仿真计算模型,并结合现场实测变形数据,对异形基坑的坑外地表沉降及围护结构变形特征展开研究。结果表明,受基坑形状特征影响,地表沉降及支护结构变形均存在明显的空间效应:地表不均匀沉降现象显著,基坑长边附近沉降大于短边,沉降量随着离坑角距离的增加而显著增大;围护墙长边中间区域变形较大,短边中部次之,结构角点处变形最小。因此,在进行基坑设计支护时,应充分考虑基坑变形的空间效应,节约工程成本,提高基坑整体稳定性。